- •Кафедра информационных технологий и интеллектуальных систем
- •Введение
- •Глава 1. История появления производной
- •Глава 2. Понятие производной
- •Глава 3. Смысл производной
- •3.1. Геометрический смысл производной
- •4.2 Применение производной в химии
- •3.2 Физический смысл производной
- •Глава 4. Применение производной в физике и химии
- •4.1. Применение производной в физике
- •Список используемой литературы
Глава 1. История появления производной
В конце 12 века великий английский учёный Исаак Ньютон доказал, что Путь и скорость связаны между собой формулой: V(t)=S’(t) и такая связь существует между количественными характеристиками самых различных процессов исследуем: физикой, (a=V’=x’’, F=ma=m*x’’, импульс P=mV=mx’, кинетическая E=mV2/2=mx’2/2), химией, биологией и техническими науками.
Это открытие Ньютона стало поворотным пунктом в истории естествознания. Честь открытия основных законов математического анализа наравне с Ньютоном принадлежит немецкому математику Готфриду Вильгельму Лейбницу.
К этим законам Лейбниц пришел, решая задачу проведения касательной к произвольной кривой, т.е. сформулировал геометрический смысл производной, что значение производной в точке касания есть угловой коэффициент касательной или tg угла наклона касательной с положительным направлением оси ОX.
Рисунок 1. Готфрид Лейбниц Рисунок 2. Исаак Ньютон
Глава 2. Понятие производной
При решении различных задач геометрии, механики, физики и других отраслей знания возникла необходимость с помощью одного и того же аналитического процесса из данной функции y=f(x) получать новую функцию, которую называют производной функцией (или просто производной) данной функции f(x) и обозначают символом
Тот процесс, с помощью которого из данной функции f(x) получают новую функцию f ' (x), называют дифференцированием и состоит он из следующих трех шагов:
1) даем аргументу x приращение x и определяем соответствующее приращение функции y = f(x+x) -f(x);
2)
составляем отношение
3)
считая x постоянным,
а x 0,
находим
,
который обозначаем через f
' (x),
как бы подчеркивая тем самым, что
полученная функция зависит лишь от того
значения x,
при котором мы переходим к пределу.
Определение: Производной
y
' =f
' (x) данной
функции y=f(x) при
данном x называется
предел отношения приращения функции к
приращению аргумента при условии, что
приращение аргумента стремится к нулю,
если, конечно, этот предел существует,
т.е. конечен. Таким
образом,
,
или
Заметим,
что если при некотором значении x,
например при x=a,
отношение
приx0
не стремится к конечному пределу, то в
этом случае говорят, что
функция f(x) при x=a (или
в точке x=a)
не имеет производной или не дифференцируема
в точке x=a.
Глава 3. Смысл производной
3.1. Геометрический смысл производной
Рассмотрим график функции у = f (х), дифференцируемой в окрестностях точки x0
f(x)
Рассмотрим произвольную прямую, проходящую через точку графика функции - точку А (x0, f (х0)) и пересекающую график в некоторой точке B (x; f(x)). Такая прямая (АВ) называется секущей. Из ∆АВС: АС = ∆x; ВС =∆у; tg β=∆y/∆x.
Так как АС || Ox, то ALO = BAC = β (как соответственные при параллельных). Но ALO - это угол наклона секущей АВ к положительному направлению оси Ох. Значит, tg β = k - угловой коэффициент прямой АВ.
Теперь будем уменьшать ∆х, т.е. ∆х→ 0. При этом точка В будет приближаться к точке А по графику, а секущая АВ будет поворачиваться. Предельным положением секущей АВ при ∆х→ 0 будет прямая (a), называемая касательной к графику функции у = f (х) в точке А.
Если перейти к пределу при
∆х → 0 в равенстве tg β =∆y/∆x, то получи
или
tg
=f '(x0),
так как
-угол
наклона касательной к положительному
направлению оси Ох
,
по определению производной. Но tg
= k - угловой коэффициент касательной,
значит, k = tg
= f '(x0).
Итак, геометрический смысл производной заключается в следующем:
Производная функции в точке x0 равна угловому коэффициенту касательной к графику функции, проведенной в точке с абсциссой x0.
